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陶瓷膜微滤工艺应用于大理石加工废水

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-09-04 0:25:48 * 浏览: 10
在国内大理石加工过程中,对环境产生大量污染物,主要用于石材加工粉尘和富含石粉和磨粉冷却水的锯床。通常,成品石材被加工成石板,原料的利用率仅为约60%,剩余废料的约三分之一作为石粉排入废水中。石材废水的主要成分是不饱和脂肪酸,其皂化,木质素及其降解产物添加在石粉和锯片冷却水中。这些有机聚合物化合物可以吸附石粉中的细小颗粒,因此它们可以长时间保持胶体状态而不会沉降,从而导致水污染。目前,关于中国大理石加工业污染问题的研究很少。报道的处理方法只有絮凝沉淀。但该方法面积大,絮凝沉降处理时间长。引入的锯片,冷却剂和高分子化合物易于使细石粉形成乳液或甚至胶体,难以自然沉降和除去。近年来,随着中国对环境水污染治理的要求越来越高,这类废水的处理越来越受到重视。目前,膜分离技术已广泛应用于工业水处理领域,主要包括水净化处理和污水处理。清洁水处理主要是饮用水和淡化水的制备。污水废水处理主要包括各种化工废水处理,含油污水处理和生活污水处理和再利用。采用陶瓷膜微滤过滤大理石加工厂的污水,研究操作条件的影响,确定最佳的膜清洗方法。本文采用膜分离技术,为消除石材废水的环境污染,工艺废水回用,提高水资源利用率提供了新途径。 1实验部分1.1实验装置和流程陶瓷膜微滤实验装置的流程如图1所示。废水加入废水箱,通过离心泵泵入膜组件进行交叉流过滤。渗透物从模块的侧出口流出并返回到废水箱。滞留物也流回罐中以保持实验条件,流速和过滤的一致性。压力差由阀门K3和K15控制。根据流量计读数计算流速。通过平均膜组件的入口压力和出口压力获得过滤器压力差。实验中使用的陶瓷膜为江苏九武高科技有限公司生产的19孔管状Al2O3膜,孔径为0.8μm。膜管有效长度为24cm,内径为4 mm,膜面积为0.0573m2。 1.2使用pH计的分析检测方法测量废水的pH值。通过重量分析法分析固体质量浓度。通过激光粒度分析仪(Mastersizer 2000)进行粒度分析。根据GB / T11914-1989重铬酸钾氧化法测定废水中的COD值。 1.3实验原料石材废水是在大理石加工厂自然沉淀后从污水中提取的。经过三次抽样检验,平均固体质量浓度为6g / L,pH值为9,废水中的平均COD为38mg / L。污水中固体颗粒的粒径分析结果为10%粒径小于1um,小于3um的60%,小于5um的90%,平均粒径约为2.5um。 2结果与讨论2.1膜孔径的选择选择合适的膜孔径需要分析原料液中固体颗粒的粒度分布和微滤过程中进料液的稳定通量。平均粒子石废水的大小为2.5um,粒径小于1um,仅为10%。因此,从粒径和膜孔径的匹配,该实验优选用孔径为0.8um的膜管过滤。对质量浓度为6g / L的石材废水进行恒定质量浓度试验,即将渗透液返回液罐,使罐内固体颗粒的质量浓度保持恒定。操作条件是温度43℃,操作压力差0.07MPa,膜表面流速1.0m / s,每10分钟测量膜通量。实验结果如图2所示。从图2中可以看出,用孔径为0.8μm的膜管过滤后,膜通量迅速从最初的456 L /(m2h)下降到421 L / (m2h),继续过滤,膜通量基本上不随时间发生。品种。因此,在这些操作条件下,通过孔径为0.8μm的膜管过滤可以获得稳定的通量。 2.2温度的影响温度对进料液过滤通量的影响主要是由于温度对液体粘度的影响。随着温度升高,进料液的粘度降低,扩散系数增加,降低了浓差极化的影响。当进料液的质量浓度为2g / L时,膜表面的流速为1.0m / s,操作压差为0.07MPa,研究了温度对膜通量的影响。实验结果如图3所示。从图3中可以看出,温度对膜通量的影响是显着的,膜通量和温度基本上呈线性增加。 2.3膜过滤排斥率在温度40℃,操作压差0.07MPa,膜表面流速1.0m / s的操作条件下,原料液中固体颗粒的质量浓度为2,4,6,8,分析L的渗透物的质量浓度的平均值,通过膜过滤法得到固体颗粒的排斥:R =(1-p渗透/ p原料)×100%,和原料在实验中也分别测定液体和渗透物。 pH和COD值示于表1中。从表1中可以看出,陶瓷膜微滤工艺对废水的pH值和COD值几乎没有影响。从固体质量浓度的计算可知,陶瓷膜微滤过滤石材废水中固体颗粒的效果非常好,废品率为99.2%~99.8%。 2.4工作压差的影响在40℃的温度下,对质量浓度为6g / L的石材废水进行恒定质量浓度试验。实验中膜表面的流速为1.0m / s,研究了相同的膜表面流速和不同的操作压力。在这种差异下,膜通量随时间变化,实验结果如图4所示。从图4中可以看出,在相同的膜表面流速下,当工作压力差为0.07MPa时,膜助熔剂基本上不随时间变化,膜过滤可在稳定的渗透通量下进行。在0.10MPa下,膜通量随时间略微降低。在0.15MPa下,膜通量随时间降低得更快。当操作压力差为0.07,0.10,0.15MPa时,膜的纯水渗透通量分别为428,543,732L /(m2h)。其原因在于,在高操作压力差下,粘性力和摩擦力对沉积在滤饼层上的小颗粒起决定性作用。将小颗粒连续沉积到膜表面上的过程是其中饼层的厚度和密度连续增加的过程,导致膜的渗透通量连续降低。因此,重要的是在实验中选择合适的操作压差和膜表面流速以维持st能够在生产应用中的膜过滤过程中长时间使用助焊剂。 2.5膜流速的影响膜流速是指液体沿膜表面的流速。其大小代表由膜表面上的流体产生的剪切力,抑制颗粒在膜表面上的沉积,并沉积在膜表面上。颗粒恢复到液体容量的大小。在质量浓度为6g / L的大理石废水中,在40℃的温度下进行恒定质量浓度实验。在不同的膜表面流速下研究了膜通量随操作压力差的变化。实验结果如图5所示。从图5可以看出,在高膜表面流速(1.0 m / s)下,渗透通量随着操作压差的增加而线性增加,没有浓差极化和滤饼。形成。在低膜流速(0.5m / s)下,渗透通量在低操作压差(小于0.06MPa)内线性增加。在高操作压力差下,渗透通量不再是线性的,表现出强烈的浓差极化或滤饼形成。随着操作压力差增加,膜渗透通量减小,并且渗透量趋于达到极限。造成上述现象的原因是膜污染可分为浓差极化,膜孔堵塞和滤饼层污染,膜表面的滤饼层污染是影响错流微滤过程的主要因素之一。滤饼层的形成可分为两种情况。一个是膜表面的流速越高,可以除去部分沉积层,并且蛋糕层的形成过程被认为是可逆的。这种系统将产生稳定的渗透通量,即颗粒的沉积和冲洗处于平衡状态。另一种是形成不可逆的滤饼层,即小的单个颗粒吸附到滤饼层中的过程是不可逆的。一旦单个小颗粒沉积在滤饼层中,它们就不能返回到进料液体中。只有当流体的交叉流速足够大时,团聚颗粒才能从滤饼层返回到进料液体。 。因此,本实验采用1.0 m / s的高膜流速和0.07 MPa的低操作压差作为合适的膜过滤操作参数,使膜过滤过程中的污染是可逆的,从而保持稳定渗透很长一段时间。通量。 2.6浓缩实验在实际应用中,膜过滤过程是进料液的浓缩过程,并且存在浓度限制问题。因此,有必要研究不同进料液体质量浓度对膜通量的影响。在操作压差为0.07MPa,温度为40℃,膜表面流速为1.0m / s的条件下,测量膜通量随液体质量浓度的变化曲线。实验结果如图6所示。从图6可以看出,液体的质量浓度在0到55 g / L之间,膜通量在开始时略有下降,然后膜通量基本上是稳定。当液体浓度大于55g / L时,膜通量显着降低。 。因此,在实验中,对于质量浓度为6g / L的原料液,膜过滤的浓缩系数应不大于9倍。 2.7膜清洗通过检查膜通量的衰减,可以看出膜通量在实验期间保持基本恒定并且始终保持高膜通量值。然而,在实际应用中,膜污染通量总是在陶瓷膜微滤操作后长时间降低。因此,有必要确定膜清洁方法以在长期操作后恢复污染膜的渗透通量。对于污染的膜fil在高浓度液体中,首先,以高流速(6m / s)和低操作压差(0.05MPa)清洗水20min,并尽可能在膜表面产生大的剪切。剪切力去除滤饼层。然后,用1%体积的HNO 3溶液清洗膜过滤装置30分钟。操作条件为40℃,压力0.07MPa,膜表面流速1.0m / s。酸性液体的清洁主要是为了去除污染膜的表面沉积。在清洗过程中每10分钟打开一次CaCO3,反吹和反吹共5次,这样可以提高清洗效果。实验结果如表2所示。从表2中可以看出,清洁方法可以完全恢复污染膜的通量。陶瓷过滤器陶瓷膜陶瓷膜过滤器